Способ обезуглероживания жидкой стали Советский патент 1975 года по МПК C21C7/10 

Изобретение относится к области металлургии стали, в частности к производству нержавеющих и электротехнических сталей.

При производстве нержавеющих сталей необходимое для повышения их качества глубокое окислеиие углерода затрудняется присутствием в расплаве хрома. Получение содержания углерода менее 0,01% в электротехнических сталях, несмотря на отсутствие хрома, при обычной плавке также затруднительно.

Известен вакуум-кислородный способ глубокого рафинирования расплавов от углерода, сущность которого заключается в обеспечении возможности протекания реакции окисления углерода при парциальном давлении окиси углерода менее 1,0 атм.

При вакуумном рафинировании, проводимом в ковше или в индукционных печах, внешнее давление понижают для обеспечения условия: , при котором становится воз.можным удаление окиси углерода из раснлава.

Недостатком такого способа является необходимость сложной и дорогой вакуумной системы для обеспечения над металлом в конце процесса давления менее 15-30 мм рт. ст.

С целью интенсификации процесса и упрощения оборудования предложен способ, по которому обезуглероживание ведут при температуре 1600-1800°С и остаточном давлении 0,05-0,5 ат. (38-380 мм рт. ст.), поддерживая при этом повышенные концентрации водорода и (или) азота в металле. Превышение давления в пузырьках отходящего газа над внешним давлением, необходимое для удаления из расплава окиси углерода и, соответственно, окисления углерода, обеспечивается за счет выделения из расплава в пузырьки наряду с окисью углерода также значительного количества водорода и (или) азота. Для насыщения металла водородом пригодны следующие известные способы: продувка металла через фурму водяным паром в смеси с кислородом или без него, подача воды в вакуумируемый объем через форсунку, подача влагосодержащих материалов и т. п. Металл можно насытить азотом путем продувки его газообразным азотом, воздухом или другим азотсодержащим газом через днище ковша.

Выделение в зародыщи газовой фазы водорода или азота в количестве, сопоставимом с количеством окиси углерода или превышающим его, возможно лишь при достаточной концентрации этих элементов в растворе, например, при (0,1-0,7) ( и (0,1-0,7) ,

где и соответственно растворимость водорода и азота при парциальном давлении этих газов, равном 1,0 атм.

Предпочтительны концентрации водорода и (или) азота соответственно более 0,2 и

0,2 особенно в конце обезуглероживания.

Растворимость водорода и азота для легированных расплав можно вычислить из выражений:

НГ

/н

Fe

т

где и - растворимость водород а и азота в железе при давлении 1,0 атм, f-н и /N- коэффициенты активности водорода и азота в легированном расплаве.

Избыточные водород и удаляются из металла во время последующей продувки аргоном, проводимой с цельюШеремешивания металла и шлака при их раскислении.

Преимуществом предлагаемого способа является возможность применения несложной вакуумной системы с относительно простыми вакуумными насосами. По своим характеристикам вполне подходящими оказываются водокольцевые ротационные вакуумные насосы, развивающие достаточный для предлагаемого процесса вакуум (до 85-96%), способные отсасывать запыленные горячие газы, весьма надельные в эксплуатации и простые в обслуживании.

Дополнительным преимуществом можно считать повышение стойкости фурмы при подаче на нее пара или воды во время продувки металла кислородом под вакуумом, а также возможность применения воздуха вместо аргона для продувки через дно ковша с целью перемешивания при вакуумировании.

Способ пригоден также для снижения потерь хрома при производстве нержавеющих сталей с содержанием углерода 0,08-0,10%, так как позволяет достичь необходимой степени обезуглероживания при меньшей температуре и меньших угарах хрома, чем по обычной технологии.

Предмет изобретения

Способ обезуглероживания жидкой стали, включающий вакуумирование, введение окислителя и принудительное перемешивание, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса и упрощения оборудования, обезуглероживание ведут при давлении 0,05- 0,5 атм и температуре 1600-1800°С, поддерживая в металле содержащие водорода или азота, или их смеси в пределах 0,1-0,7 от его (их) растворимости н металле при парциальном давлении 1 атм.